建筑力学与结构(9章)

当载荷达到破坏载荷的0.8～0.9倍时， 砌体进入第Ⅲ阶段，此时载荷增加不多，裂 缝也会迅速发展，砌体被通长裂缝分割为若 干个半砖小立柱，由于小立柱受力极不均匀， 最终砖砌体会因小立柱的失稳而破坏。
（a）第Ⅰ阶段
（b）第Ⅱ阶段
（c）第Ⅲ阶段
9.1.1 砌体受压构件
2．无筋砌体局部受压的破坏形态 局部受压是工程中常见的情况，其特点是压力仅仅作用在砌体的局部受压面上，如独 立柱基的基础顶面、屋架端部的砌体支承处、梁端支承处的砌体等，均属于局部受压的 情况。若砌体局部受压面积上压应力呈均匀分布，则称为局部均匀受压，如左图所示。
实腹式柱的横向加劲肋
9.2.3 钢结构构件
1．轴心受力构件 3）格构式轴心受压柱 格构式构件是将肢件用缀材连成一体的一种构件。缀材分缀条和缀板两种，相应地 格构式构件也分为缀条式和缀板式两种。缀条一般用单角钢组成，缀板则采用钢板组成， 如图所示。 在构件截面上与肢件的腹板相交的轴线称为实轴；而与缀材平面垂直的轴称为虚轴。 格构式受压构件是把肢件布置在距截面形心一定距离的位置上，通过调整肢件间距 离以使两个方向具有相同的稳定性。肢件通常为槽钢、工字钢或H型钢，用缀材把它们 连成整体，以保证各肢件能共同工作。
9.1.2 过梁、挑梁和圈梁
3．圈梁 1）圈梁的定义 圈梁是在房屋的檐口、窗顶、楼层、吊车梁顶或基础顶面标高处，沿砌体墙水 平方向设置的封闭状、按构造配筋的混凝土梁式构件。 圈梁通常设置在基础墙、檐口和楼板处，其数量和位置与建筑物的高度、层数、 地基状况和地震强度有关。 2）圈梁的作用 在砌体结构中设置圈梁是为了增强建筑的整体刚度及墙身的稳定性。圈梁可以 减少因基础不均匀沉降或较大振动对建筑物的不利影响及其所引起的墙身开裂。在抗 震设防地区，利用圈梁加固墙身就显得更加必要。 3）圈梁的构造 圈梁宜连续地设在同一水平面上，沿纵横墙方向应形成封闭状。圈梁在纵横墙 交接处应有可靠的连接。对于刚弹性和弹性房屋，圈梁应保证与屋架、大梁等构件的 可靠连接。钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同。圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋 应按计算用量另行增配采用现浇楼（屋）盖的多层砌体结构房屋，当层数超过5层， 在按相关标准隔层设置现浇钢筋混凝土圈梁时，应将梁板和圈梁一起现浇。
式为
1 0.35 A0 1 A1
式中： A0 ——影响砌体局部抗压强度的计算面积， 按图规定采用；
A1 ——矩形局部受压面积。
A0 (a c h)h， „ 2.5 （a）
A0 (b 2h)h ， „ 2.0 （b）
A0 (a h)h (b h1 h)h1 ， „ 1.5
9.2.3 钢结构构件
1．轴心受力构件 在钢结构中，轴心受力构件的应用十分广泛，如桁架、刚架、排架、塔架及网壳等 杆件体系。这类结构通常假设其节点为铰接连接，当无节间载荷作用时，只有轴向拉力 和压力，分别称为轴心受拉构件和轴心受压构件。 1）轴心受力构件的截面形式 轴心受力构件的截面形式一般分为两类：一是热轧型钢截面；二是型钢组合截面或 格构式组合截面，如图所示。
（c）
a，b—矩形局部受压面积A1的边长；h，h1—墙厚或柱的较小边长； c—矩形局部受压面积的外边缘至构件边缘的较小边距离，当c大于 1.25 （d）
9.1.1 砌体受压构件
3．刚性垫块的构造措施 当梁端下支撑的砌体局部受压不足时，可以设置刚性垫块，以增加局部受压的受力 面积。如图所示，刚性垫块的构造应符合下列规定： （1）刚性垫块的高度不宜小于180 mm，自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块 高度 ； （2）在带壁柱墙的壁柱内设置刚性垫块时，其计算面积应取壁柱范围内的面积， 而不应计入翼缘部分，同时壁柱上垫块深入翼墙内的长度不应小于120 mm； （3）当现浇垫块与梁端整体浇注时，垫块可在梁高范围内设置。
9.1 砌体结构 9.2 钢结构
9.1.1 砌体受压构件
1．砌体受压构件的破坏形态
从加载开始到个别砖块上出现初始裂 缝为止是第Ⅰ阶段。出现初始裂缝时的载荷 约为破坏载荷的0.5～0.7倍，其特点是：载 荷不增加，裂缝也不会继续扩展，裂缝仅仅 是单砖裂缝。
若继续加载，砌体进入第Ⅱ阶段，其 特点是：载荷增加，原有裂缝不断开展，单 砖裂缝贯通形成穿过几皮砖的竖向裂缝，同 时有新的裂缝出现，若不继续加载，裂缝也 会缓慢发展。
9.2.3 钢结构构件
3．偏心受力构件 偏心受力构件可分为偏心受拉构件（拉弯构件）和偏心受压构件（压弯构件）两类。 1）拉弯构件 轴心拉力和弯矩共同作用下的构件称为拉弯构件。 拉弯构件当承受的弯矩不大，主要受轴心拉力作用时，其截面形式和一般轴心拉杆 相同；当承受很大弯矩时，应采用在弯矩作用平面内高度较大的截面。 拉弯构件以截面出现塑性变形作为强度极限。 2）压弯构件 轴心压力和弯矩共同作用下的构件称为压弯构件。 对于压弯构件，当承受的弯矩很小而轴心压力很大时，可采用轴心受压构件的截面 形式。当只有一个方向的弯矩较大时，可采用双轴对称截面，并使弯矩绕强轴（x轴） 作用，如采用单轴对称截面，还应使较大翼缘位于受压一侧。 压弯构件的破坏形式有：强度破坏、在弯矩作用平面内的弯曲失稳破坏、在弯矩作 用平面外的弯扭失稳破坏以及局部失稳破坏。
（a）热轧型钢截面
（b）型钢组合截面
（c）格构式组合截面
9.2.3 钢结构构件
1．轴心受力构件 2）轴心受压构件的构造 （1）截面特点 单角钢截面适用于塔架、桅杆结构、起重机臂杆或轻便桁架。 双角钢便于在不同情况下组成接近于等稳定的压杆截面，常用于由节点板连接杆件 的平面桁架。 H型钢的宽度与高度相同时，强轴的回转半径约为弱轴回转半径的2倍，对于在中点 有侧向支撑的独立柱最适合。 焊接工字形截面制造简单，其腹板按局部稳定的要求可做得很薄而节约钢材，应用 十分广泛。为使翼缘与腹板便于焊接，其截面的高度和宽度应大致相同。 十字形截面在两个主轴方向的回转半径是相同的，对于重型中心受压柱，当两个方 向的计算长度相同时，这种截面最为有利。 方管或由钢板焊成的箱形截面，承载能力和刚度都较大，但连接构造复杂，常用作 高大的承重支柱。 在轻型钢结构中，可采用各种冷弯薄壁型钢截面组成压杆，从而获得较好经济效果。 （2）构造特点
砌体均匀局部受压
（a）
（b） 砌体局部受压破坏形态
（c）
因纵向裂缝的发展而破坏：在局部压力作用下有竖向裂缝和斜向裂缝，其中部分裂 缝逐渐向上或向下延伸并在破坏时连成一条主要裂缝，如右图（a）所示；
劈裂破坏：在局部压力作用下产生的纵向裂缝少而集中，且初裂载荷与破坏载荷很 接近，在砌体局部面积大而局部受压面积很小时，有可能产生这种破坏形态，如右图（b） 所示；
9.2.2 钢结构的连接
钢结构的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种，如图所示， 其中铆钉连接因费料费工，现在已基本不采用。
（a）焊缝连接
（b）螺栓连接
（c）铆钉连接
1．焊缝连接 焊缝连接是目前钢结构最主要的连接方法。其特点是构造简单，加工方便，节约钢材， 连接的刚度大，密封性能好，易于采用自动化作业；但会产生残余应力和残余变形，且 连接的塑性和韧性较差。 钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊、气体保护 焊等。 2．螺栓连接 螺栓连接可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。 钢结构采用的普通螺栓形式为六角头型，其代号用字母M和公称直径的毫米数表示。 螺栓的排列有并列和错列两种基本形式。 高强度螺栓连接为保证所需要的摩擦阻力，必须采用高强钢材，在螺栓杆轴方向应有 强大的预拉力（其反作用力使被连接板件受压），且被连接板件间应通过处理使其具有 较大的抗滑移系数。
（a）钢板
（b）交叉角钢
格构柱的横隔
9.2.3 钢结构构件
2．受弯构件 受弯构件主要是指承受横向载荷而受弯的实腹钢构件，即钢梁。它是组成钢结构的 基本构件之一，在工业与民用建筑中应用十分广泛。 1）受弯构件的分类 按支承情况不同，钢梁可分为简支梁、悬臂梁和连续梁。钢梁一般采用简支梁，它 不仅制造简单，安装方便，而且可以避免支座沉陷所产生的不利影响。 按截面形式不同，钢梁可分为型钢梁和组合梁两大类。型钢梁又可分为热轧型钢梁 和冷弯薄壁型钢梁两种。 此外，还可根据跨度和载荷大小的需要，采用蜂窝梁，它是将工字钢或H形钢的腹 板沿折线切开后焊接而成的梁。 根据梁截面沿长度方向有无变化，钢梁可分为等截面梁和变截面梁。 根据受力情况不同，钢梁还可以分为单向受弯梁和双向受弯梁（斜弯曲梁）。 2）受弯构件的构造要求 （1）梁的拼接 梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。 （2）次梁与主梁的连接 ① 简支梁与主梁连接。 ② 连续次梁与主梁连接。 （3）梁的支座 梁的载荷通过支座传给下部支承结构，如墩支座、钢筋混凝土柱或钢柱等。
（a）缀条
（b）缀条
（c）缀板
格构式构件的组成
9.2.3 钢结构构件
1．轴心受力构件 3）格构式轴心受压柱 格构柱截面由于材料集中于分肢，与实腹柱相比，在用料相同的情况下可增大截面惯性矩，提 高刚度及稳定性，从而节约钢材。格构柱的横截面为中部空心的矩形，抗扭刚度较差。为了提高格 构柱的抗扭刚度，保证柱子在运输和安装过程中的形状不变，应每隔一段距离设置横隔，横隔可用 钢板或交叉角钢组成，如图所示。 4）柱头 柱头设计要求传力可靠、构造简单和便于安装，柱头的构造是与梁的端部构造密切相关的。为 了适应梁的传力要求，轴心受压柱的柱头有两种构造方案：一种是将梁设置于柱顶；另一种是将梁 连接于柱的侧面。 5）柱脚 轴心受压柱柱脚的作用是将柱身的压力均匀地传给基础，并和基础牢固连接。在整个柱中柱脚 是比较费钢材、也比较费工的部分，设计时应力求构造简单，并便于安装固定。 轴心受压柱的柱脚按其和基础的固定方式可以分为两种：铰接柱脚和刚性柱脚。
刚性垫块的设置要求
9.1.2 过梁、挑梁和圈梁
1．过梁 1）过梁的种类与构造 过梁是砌体结构中门窗洞口上承受上部墙体自重和上层楼盖传来的载荷的梁。常用的 过梁有四种类型，如图所示。
（a）砖砌平拱过梁